[發明專利]一種YSZ涂層、鎳鐵基高溫合金及其制備方法

在審

• 申請號: 202211227161.5
• 申請日: 2022-10-09
• 公開（公告）號: CN115522184A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 李力敏;袁勇;張鵬;魯金濤;黃錦陽;李沛;劉鵬;林思宇;毛啟懷
• 申請（專利權）人: 華能國際電力股份有限公司;西安熱工研究院有限公司;華能（浙江）能源開發有限公司玉環分公司
• 主分類號: C23C18/12
• 分類號: C23C18/12;C22C19/05;C22C30/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 紀贊

一種YSZ涂層、鎳鐵基高溫合金及其制備方法，屬于高溫合金技術領域，克服了現有技術中YSZ涂層均勻和致密性差、涂層防護功能差的缺陷。本發明的YSZ涂層的制備方法，包括以下步驟：步驟1、采用前驅體鹽、添加劑和溶劑制備YSZ溶膠；所述前驅體鹽包括釔鹽和鋯鹽；步驟2、將YSZ溶膠涂覆成層狀；步驟3、烘干去除溶劑，形成凝膠涂層；步驟4、熱處理形成YSZ涂層。本發明可制備致密均勻的涂層。

技術領域

本發明屬于高溫合金技術領域，具體涉及一種YSZ涂層、鎳鐵基高溫合金及其制備方法。

背景技術

燃煤發電機組中，為了提高熱能發電效率、減少污染物排放，需要不斷提高機組蒸汽溫度和壓力參數。鎳鐵基高溫合金在長期時效過程中組織較穩定，這類材料一般采用不高于體積分數25％的γ′相析出強化和晶界析出碳化物相使得組織強化，而且鎳鐵基高溫合金還具有良好的焊接性能、高溫強度、抗蠕變性，性價比高，被認為是燃煤發電機組中一種較優異的候選材料。盡管鎳鐵基合金具有優異力學性能，但是在較高服役溫度下的抗氧化性性能不足限制了其在較高參數的蒸汽機組中的大規模應用。

鎳鐵基合金在高溫環境中服役時，表面的氧化是不可避免的，高溫氧化不僅會破壞合金表面質量，而且容易導致合金力學性能受損。采用涂層保護的技術手段，可以有效減少基體表面的高溫氧化。目前，鎳基或者鎳鐵基合金的表面防護雖然取得了一定進展，但大部分研究中均采用將粉體借助于粘結劑混合成涂料，并燒結在合金表面的方法，該過程中固體粉體的含量較高，一般大于50％，固體粉料質量分數高，溶劑含量低，粘結劑與溶劑和固體涂料無法實現化學相容，僅僅是普通的物理混合，難以形成均勻穩定的涂料體系，導致最終獲得的涂層均勻和致密性差，進而影響涂層的防護功能。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中YSZ涂層均勻和致密性差、涂層防護功能差的缺陷，從而提供一種YSZ涂層、鎳鐵基高溫合金及其制備方法。

為此，本發明提供了以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種YSZ涂層的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、采用前驅體鹽、添加劑和溶劑制備YSZ溶膠；所述前驅體鹽包括釔鹽和鋯鹽；

步驟2、將YSZ溶膠涂覆成層狀；

步驟3、烘干去除溶劑，形成凝膠涂層；

步驟4、熱處理形成YSZ涂層。

進一步的，所述步驟1滿足條件(1)-(4)中的至少一項：

(1)所述鋯鹽為有機鋯鹽；

具體的，所述鋯鹽包括正丁醇鋯、乙酰丙酮鋯中的至少一種；

(2)所述釔鹽為醋酸釔；

(3)所述添加劑包括丙酸、苯甲酰丙酮、丙烯酸、乙酰丙酮中的至少一種；

(4)所述溶劑為甲醇。

進一步的，所述步驟1包括：分別制備釔溶液和鋯溶液，以釔：鋯原子摩爾比(1.5～2.0):(8.0～8.5)將釔溶液和鋯溶液混合，并在室溫下攪拌4～6h形成YSZ溶膠。

進一步的，所述步驟3中，烘干條件為：在空氣條件下，120～170℃進行烘干。

進一步的，所述步驟4中，熱處理條件為：在還原性氣氛中，750-900℃保溫1.5h-2h；

具體的，升溫速率為150～200℃/s；

還原性氣氛為N₂和H₂體積比為(8～12):1混合形成。

進一步的，交替重復步驟2和步驟3控制所述凝膠涂層的厚度。